admin / 26.10.2018

Солнечная электростанция для дома

Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее

Расчет небольших солнечных электростанций можно сделать достаточно просто вооружившись листом бумаги и ручкой. В этой статье мы расскажем основные принципы подбора оборудования для бытовых солнечных электростанций.

ВАЖНО: комплектация солнечной системы никак не связана с площадью дома. Она зависит только от мощности подключаемого оборудования и количества потребляемой энергии.

Основными элементами солнечной электростанции являются:

· Солнечные панели – они генерируют электроэнергию, и чем они мощнее и их больше, тем больше электроэнергии можно получить в течении дня.

· Аккумуляторные батареи – в них происходит накопление элеткроэнергии, которую можно использовать в отсутствии солнца (ночью), когда выработки электричества на солнечных панелях нет.

· Контроллер заряда аккумулятора – это устройство, которое позволяет обеспечить правильные режимы заряда аккумулятора. Выбор этого устройства, как правило, чисто технический момент за исключением выбора типа контроллера MPPT или ШИМ. Иногда контроллер заряда может быть встроен в инвертор.

· Инвертор преобразователь напряжения – это устройство преобразует постоянный ток на аккумуляторах в переменный 220В, который используется во всех бытовых электроприборах. Мощность инвертора ограничивает максимальную мощность электропотребителей, которые могут быть подключены к системе.

Теперь подробно остановимся на каждом из этих элементов системы, для того, чтобы понять, какое именно оборудование и в каком количестве, нам потребуется.

Как выбрать инвертор – преобразователь напряжения

Подбор оборудования для системы начинается с выбора инвертора. Все инверторы делятся на 2 группы по форме выходного сигнала – чистый синус (форма сигнала в виде синусоиды) и модифицированный синус (форма сигнала в виде ступенек или трапеций). Если к системе будет подключаться любая индуктивная нагрузка: двигатели , компрессоры и т.д. то инвертор должен быть обязательно с чистым синусом на выходе. Т.е. если вы планируете подключать холодильник, насос, электроинструмент и т.д. то инвертор должен на выходе выдавать чистую синусоиду.

Если же подключаемая нагрузка это телевизоры, зарядные устройства, освещение и т.д. то модифицированный синус вполне подойдет.

Таким образом чистый синус имеет более широкую область применения, но и цена у него существенно дороже чем у инверторов с модифицированным синусом.

Итак, мы определили тип инвертора, который нам нужен, далее нужно определить его номинальную мощность. Для того, чтобы это сделать, нужно просуммировать мощность всех электроприборов которые могут быть включены одновременно. Мощность каждого прибора можно найти в инструкции или на самом устройстве. Например: холодильник (300Вт) + телевизор (70Вт) + насос (400Вт) + микроволновка (1000Вт) = 300Вт+70Вт+400Вт+1000Вт = 1770Вт. Соответственно в данном случае инвертор должен иметь номинальную мощность более 1770Вт. Кроме того важно понимать, что у некоторых приборов существуют пусковые токи, которые кратковременно появляются при запуске оборудования. Эти пусковые токи могут быть в 5-7 раз больше чем номинальные. Это важно учитывать при выборе инвертора. Благо у каждого инвертора есть запас прочности – пиковая нагрузка и зачастую эта характеристика в 2 раза больше номинальной мощности. Поэтому в данном примере инвертора номинальной мощностью 2000Вт хватит для обеспечения питанием указанных приборов, даже с учетом того, что у холодильника в момент пуска мощность может быть 300Вт*7=2100Вт.

Как рассчитать солнечные панели

Следующий вопрос — как рассчитать сколько солнечных батарей нужно установить, чтобы их было достаточно для обеспечения нужным количеством электроэнергии.

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте выясним, сколько же электроэнергии мы потребляем. Это можно сделать умножив мощность электроприборов на время их работы, например: лампочка мощностью 50Вт работая в течении 3х часов, израсходует 50вт*3ч=150Вт*ч электроэнергии. Таким образом, можно посчитать полное электропотребление за сутки, но есть и более простой способ – посмотреть показания электросчетчика за месяц и разделить на количество дней в месяце. К примеру: счетчик за месяц (30 дней) накрутил 150кВт*ч электроэнергии. В среднем за сутки получается 5кВт*ч электроэнергии. Это значит, что массив солнечных панелей должен за солнечный день успеть сгенерировать такое же количество электроэнергии.

Солнечные панели бывают различного размера и мощности, и в каждом конкретном случае бывает удобнее использовать панели определенного размера, но, как правило, для средних и больших систем используются панели 250-300Вт, поскольку они наиболее оптимальны с точки зрения монтажа. Мощность панели это как раз то количество электроэнергии, которая она вырабатывает при полной освещенности. Т.е. если на солнечную панель 250Вт в течении 3х часов под прямым углом будет светить солнце, то она выработает 250Вт*3ч=750Вт*ч электроэнергии. Конечно в течении дня может быть достаточно облачно и мало света, поэтому та же самая панель при облачной погоде может вырабатывать в 3-4 раза меньше электроэнергии чем в солнечную погоду. Таким образом для грубой оценки такой подход в расчетах может подойти. Например если нужна система, которая летом должна вырабатывать 5кВт*ч электроэнергии в день, при условии, что в среднем в течении 4х часов на панель будет светить солнце (4ч*250Вт=1000Вт), то нам понадобится не менее 5 таких панелей.

Для более точного расчета необходимо использовать так называемые таблицы солнечной инсоляции, в которых указаны средние значения солнечной освещенности на 1 кв.м. за сутки в разных регионах нашей страны. К примеру в Астрахани в июне на поверхность наклоненную на 35градусов к горизонту за месяц проникает 197.7 кВт*ч энергии. За сутки в среднем получится около 6.6кВт*ч энергии. Конечно, не вся эта энергия будет преобразована в электрическую. У каждого модуля есть КПД (коэффициент полезного действия, не путать с КПД ФЭПа), в среднем это 16.5-17%. Это значит что нужно 6.6 кВт*ч умножить на 17%, в результате чего получим 1.12кВт*ч в сутки с одного квадратного метра солнечных панелей. Зная нужное нам количество энергии в сутки, к примеру 5кВт*ч, мы можем определить нужную нам площадь солнечных панелей – 5кВт*ч/1.12кВт*ч=4.46м.кв. Солнечный модуль 250Вт имеет размеры 1650х990мм и площадь равную 1.64м.кв.. Таким образом 3х модулей по 250Вт будет достаточно для генерации 5кВт*ч электроэнергии в сутки на территории Астрахани в июне.

По такому принципу делаются профессиональные расчеты систем, поскольку нет более точных данных по работе солнечных панелей, чем статистические.

Сколько нужно аккумуляторов

Количество энергии которое может быть запасено в аккумуляторной батарее можно оценить по формуле «емкость умножить на номинальное напряжение». Например аккумулятор емкостью 100Ач и напряжением 12В, может запасти в себе 100Ач*12В=1200Вт*ч электроэнергии.

Зная, сколько энергии у нас расходуется в сутки, мы можем определить какая часть этой энергии расходуется из аккумуляторов в отсутствии солнца. Но поскольку срок службы аккумуляторов на прямую зависит от глубины его разряда, и не рекомендуется разряжать аккумуляторы ниже 50%, мы рекомендуем делать расчет аккумуляторов исходя из суточного потребления, например в сутки потребляется 5кВт*ч, это 5000Вт*ч. Разделив потребление на 12В, получим требуемую емкость банка аккумуляторов 5000Вт*ч/12В=416Ач. Т.е. 4 аккумулятора по 100Ач гарантированно не разрядятся полностью в течении дня, что позволит увеличить срок их службы, а также обеспечат необходимым количеством электроэнергии в отсутствии солнца – ночью.

Как выбрать контроллер заряда аккумулятора и что это такое можно прочитать по адресу: http://oporasolar.ru/articles/11066-kontrollery-zaryada . В этой статье мы не будем останавливаться на данном этапе.

Зима-Лето

Зимой солнца сильно меньше чем летом, поэтому если вы хотите полностью автономную систему, то все расчеты необходимо делать основываюсь на минимальных значениях солнечной инсоляции, которые, как правило наблюдаются в декабре-январе. Так вы гарантированно обеспечите себе автономное питание в течении года. К примеру в той же Астрахани, значение солнечной инсоляции в декабре в 4 раза меньше чем в июне, поэтому для автономной работы системы зимой, потребуется в 4 раза больше солнечных панелей.

Наличие внешней сети или генератора

Если у вас есть возможность подключиться к сети или генератору, то это позволит не покупать большое количество солнечных панелей, для обеспечения питанием в зимнее время. При длительном отсутствии солнца можно включить сеть или генератор для зарядки аккумуляторов не небольшой период времени до полной зарядки, и продолжать получать энергию от солнца.

На сегодняшний день есть большое количество инверторов со встроенным зарядным устройством аккумуляторов, вплоть до автоматического переключения на питание от сети в случае сильного разряда аккумуляторных батарей. Такие инверторы наиболее удобны в использовании и достаточно просты в подключении.

Таким образом, мы разобрались как можно сделать расчет солнечной электростанции, а если у вас остались вопросы вы можете позвонить нам и мы поможем вам разобраться!

фото из инф. портала «Житло»

Решая повседневные дела, каждый из нас, хотим мы этого или нет, думает о ближайшей перспективе. Принимая во внимание, что на законодательном уровне есть решение по льготам на производство энергии из альтернативных источников, наиболее дальновидные хозяева своих домов хотят иметь независимый источник энергоснабжения.

Истинный хозяин все чаще приходят к мысли об устройстве бытовой солнечной электростанции. Желание быть независимым от компании поставщика электроэнергии подталкивает к такому решению. И чтобы реализовать такую идею, прежде всего, нужно знать: комплект оборудования солнечной электростанции, где такое оборудование работает и сколько стоит этот «пароход».

Постараюсь осветить три главных вопроса по строительству бытовой солнечной электростанции.

Типовая солнечная энергосистема.

Рассмотрим пример автономной солнечной системы для небольшого дома, где постоянно проживают два человека. В таком доме могут эксплуатироваться:

• Холодильник — 100 Вт, работает круглосуточно, но компрессор только половину времени, итого — 1,2 кВт в сутки

• ЖК-телевизор — 100 Вт, 4 часа в сутки — 0,4 кВт в сутки

• Ноутбук — 50 Вт, 4 часа в сутки — 0,2 кВт в сутки

• Водяной насос — 200 Вт, 3 часа в сутки — 0,6 кВт в сутки

• Экономичные электролампы — 4 шт. по 20 Вт, 4 часа в сутки — 0,32 кВт в сутки

Итого среднесуточное потребление — 2,72 кВт, округляем до 3,0 кВт (чтобы был резерв).

Расчетная емкость аккумулятора — 3000/12=250 А.ч. Для нормальной работы свинцово-кислотных аккумуляторов (избегать полного разряда) выбираем емкость аккумуляторов 250х2=500 А.ч. Поскольку водяной насос будет эксплуатироваться в светлое время суток, напрямую от солнечных батарей, не разряжая аккумуляторы, да и холодильник больше всего потребляет электроэнергии днем, когда жарко, и тоже в меньшей степени разряжает аккумуляторы, выбираем емкость аккумуляторов 400 А.ч, или две параллельно включенные аккумуляторные батареи по 200 А.ч.

Практики советуют. При такой мощности потребления в сутки лучше, все-таки, строить систему не на 12 В, а на 24 В. То есть, надо соединять последовательно аккумуляторы, чтобы получить требуемые 24 Вольта. Это делается потому, что хорошие инверторы с такой мощностью в нагрузке рассчитаны на входное напряжение 24 В; да и толщина проводов будет меньше.

При этом надо использовать солнечные батареи и контроллер на напряжение 24 В. Солнечные батареи, как и аккумуляторы, можно соединять последовательно — то есть, брать две батареи на 12 В, и получать требуемые 24В. Нужно учесть, при последовательном соединении аккумуляторов их емкость не увеличивается. Как и не увеличивается ток, выдаваемый солнечными панелями при последовательном их подключении.

Эффективный зарядный ток свинцово-кислотных аккумуляторов равен 1/10 тока их емкости. В нашем примере зарядный ток должен быть порядка 40 А. Поэтому выбираем контроллер на 50 Ампер.

Такой же ток — не менее 40 А, мы должны получить от фотоэлектрических модулей при выходном напряжении 12 Вольт. В комплект берем 8 солнечных панелей Altek ACS-110D, каждая из которых имеет паспортную мощность 110 Вт и максимальный ток 5,88 А.

Летом количество пикочасов (для зоны Киевской области) в день 3-3,5, то, получаем 3080 Вт (3,5*880) — столько наши батареи будут вырабатывать электроэнергии в день.

Для преобразования постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В берем инвертор, не менее 500 Вт (совокупная потребляемая мощность всех устройств в час), который может выдержать кратковременную пиковую перегрузку в 3-4 раза большую, нежели номинальная мощность нагрузки.

Ориентировочная стоимость системы:

1. Аккумуляторы 2х200 А*ч — $1200

2. Контроллер заряда аккумуляторов 50 А — $370

3. Фотоэлектрические модули 8х110 Вт — $1240

4. Инвертор 1000 Вт — $500 — самый простой и дешевый вариант…

5. Соединительные провода, крепеж — $90

Итого – $3400.

На два вопроса ответили, как же обстоят дела с бытовыми солнечными электростанциями в конкретных примерах?

Я не стал далеко ходить за примером и взял свежую информацию у своих коллег в ОАО «Винницаоблэнерго».

«К концу 2015 года в Виннице планируется подключение около 60 бытовых солнечных электростанций к общей электросети. По мнению руководства компании, сегодня немало бытовых потребителей рассматривают возможность установки солнечных батарей, которые могут обеспечить потребности собственного домохозяйства, но и продавать электроэнергию в сеть, компенсировав таким образом затраты на традиционное электричество.

Сейчас в областном центре уже пять бытовых потребителей используют солнечный хозяйство для производства электричества и «делятся» с соседями ее излишками, замечают эксперты, добавляя, что компания открыта к сотрудничеству с теми, кто вышел на использование возобновляемых источников энергии.

По данным энергопоставщика, для обеспечения одного индивидуального домохозяйства электроэнергией ориентировочно нужно 40-60 кв.м. солнечных панелей, мощностью 10 кВт. Средняя стоимость установки и подключения такого оборудования со всеми сопроводительными материалами, счетчиком, инвертором составляет, по свидетельствам бывалых, $16-20 тысяч.

Рационализаторы, которые обустроили собственные крыши солнечными батареями полтора-два года назад, рассчитывают окупить мини-СЭС за 1,5-5 лет, говорят в руководстве компании, однако, в силу климатических особенностей Винница не сможет полностью перейти на альтернативные источники энергии».

К слову сказать, Винница пользуется хорошей репутацией в плане коммунального обслуживания населения. Не случайно, вопросам энергоснабжения от альтернативных источников городские власти уделяют большое внимание. И подталкивает их к этому, опыт прошлой зимы, когда в областном центре часами отсутствовало электроснабжение.

И тут много ума не надо, главное поддержать инициативу снизу, когда есть желающие строить бытовые солнечные электростанции в своем доме. Отрадно отметить, что, несмотря на неудовлетворительное состояние экономики нашего государства, есть конкретные примеры, подтверждающие стремление потребителей к энергонезависимости.

Сборка солнечной электростанции.

Для изготовления панели были использованы 60 солнечных элементов, каждый из которых выдаёт напряжение 0,5 V и ток 4 А.

Корпус панели автор изготовил из стекла, раму из алюминиевого профиля. Алюминиевые уголки по краям срезаются пилой по металлу под углом 45 градусов, для ровного среза используется приспособление — стусло.

Размер панели 980 х 900 см, размер каждого солнечного элемента 80 х 150 см.

Приступаем к пайке лицевой стороны солнечных элементов, для пайки понадобится 40 ватный паяльник, менее мощный паяльник лучше не использовать, он не сможет полноценно прогреть место пайки на пластине. Место пайки покрывается спиртовым раствором канифоли.

Залуживаем место пайки.

В качестве проводника, автор использовал провод от витой пары предварительно сняв с него изоляцию, полученная проволока также покрывается канифолью, залуживается и припаивается к дорожке.

Припаиваем проволоку.

Обратите внимание! Полупроводниковые фотоэлементы очень хрупкие, работать с ними нужно крайне аккуратно!

После пайки клеим панельки лицевой стороной к стеклу с помощью строительного силикона.

Также нужно спаять все элементы с внутренней стороны в одну цепь.

С торца корпуса рамы выводим провода плюс и минус.

Заднюю стенку панели нужно защитить от пыли и влаги, закрываем её полиэтиленовой плёнкой и заклеиваем скотчем.

Каждый элемент выдаёт 0,5 V и 4 А, автор подключил последовательно две группы элементов по 30 шт. которые выдают по 15V, затем две группы подключил между собой параллельно, что увеличило ток до 8 А, общее напряжение которые выдают все элементы составляет 15V, что идеально подходит для зарядки автомобильного аккумулятора.

Схема солнечной электростанции.

Сам аккумулятор нужно подключать к солнечной батарее через диод «Шотки», чтобы ночью солнечные элементы не поглощали энергию из аккумулятора и не разряжали его. Для подключения аккумулятора нужно использовать медный провод сечением не менее 1м².

Чтобы избежать перезаряда аккумулятора его нужно подключить к панели через контроллер заряда или как сделал автор — собрать ограничитель заряда.

Чтобы преобразовать напряжение аккумулятора из 12V в 220V, нужно подключить к нему инвертор. В роли инвертора здесь использован старый бесперебойник от компьютера, который выдаёт 220 V, мощность до 500 Вт. Как вариант можно приобрести инвертор в радиомагазине.

Более наглядная схема подключения всех компонентов электростанции.

Панель нужно установить в максимально освещённом месте, повернуть на юг и наклонить под углом около 45 градусов. Угол наклона панели зависит от широты и времени года, поэтому в каждом случае лучше поэкспериментировать с направлением и углом чтобы добиться максимальных результатов.

Не забудьте крепко закрепить панель, при сильном порыве, ветер её может запросто опрокинуть и разбить стекло.

Рекомендую посмотреть видео автора самоделки, где подробно показан весь процесс сборки электростанции.

Автор самоделки KREOSAN.

Солнечные электростанции и их проектирование

Солнечные электростанции станции (СЭС) генерируют электроэнергию путем непосредственного преобразования энергии солнечного света. Уже много лет говорится о том, что солнечные электростанции являются самым экологичным способом генерации электричества. Но только сегодня можно с полной уверенностью утверждать, что солнечная электростанция – это еще и один из самых прибыльных способов получения энергии. Купите солнечную электростанцию и начинайте экономить!

Наша компания предлагает следующий комплекс услуг при реализации строительства солнечных электростанций:

— поиск земельных участков для установки солнечных электростанций;
— обоснование эффективности проекта, в котором учитываются все специфические территориальные факторы;
— системный инжиниринг и проектирование;
— выбор и закупка оборудования;
— монтаж и испытание системы;
— последующий мониторинг и техническое обслуживание солнечной электростанции.
Стоимость солнечной электростанции от 8 млн. за 100кВт под ключ.

Фактически, вы тратитесь только на строительство непосредственно солнечной электростанции. После ее ввода в эксплуатацию процесс получения электричества, фактически, полностью контролируется автоматикой, работу которой отслеживает дежурная смена в 5-7 человек.

Сравнение электростанций

Обслуживание атомной электростанции обходится в сотни тысяч долларов, а стоимость ее строительства исчисляется миллиардами долларов.

На обслуживание гидроэлектростанции ежедневно заступает смена примерно в сто человек, не говоря уже о том, что на ее строительство тратятся сотни миллионов долларов, а природе наносится непоправимый экологический ущерб.

Всего этого нет у солнечной электростанции. Она не приносит абсолютно никакого вреда окружающей среде, а ее обслуживание – минимально. Иначе говоря, себестоимость произведенного солнечными батареями киловатта электроэнергии предельно низка.

На сегодняшний день на рынке доминирует технология создания солнечных электростанций, которая использует для генерации электричества наземные кремниевые фотоэлектрические модули. По прогнозам экспертов, данная технология будет экономически востребованной еще на протяжении 15-20 лет. Благодаря высокой надежности и защищенности солнечная электростанция на наземных кремниевых фотоэлектрических элементах способна проработать 25-30 лет при снижении мощности, что было вызвано старением электронных компонентов, не превысит 10%.

Промышленные солнечные электростанции могут устанавливаться как на земле, так и на крышах и стенах зданий. Станции применяются как для обеспечения электричеством отдельных промышленных комплексов, так и для генерации электричества в единую энергетическую сеть страны. В последнем случае собственник солнечной электростанции выступает как полноправный игрок на энергетическом рынке. Солнечная электростанция для дома

Сегодня не только в Европе и в Соединенных Штатах стимулируют строительство солнечных электростанций, оплачивая выработанную электроэнергию по т. н. «зеленому» тарифу. Фактически, государство субсидирует электричество, выработанное солнечной электростанцией. «Зеленый» тариф уже существует в Украине, а в самом ближайшем времени его введут и в России. Ожидается, что по «зеленому» тарифу российские солнечные электростанции будут получать дополнительные 1,8 руб. на каждый киловатт электроэнергии.

Структурно схему сетевой фотоэлектрической электростанции можно представить из следующих компонентов:

  1. Солнечные батареи, генерирующие постоянный ток от солнечного света.
  2. Сетевой инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный.
  3. Система мониторинга работы солнечной электростанции.
  4. «Зеленый» счетчик, фиксирующий количество электроэнергии, выработанное солнечной электростанцией.
  5. Собственные потребляемые мощности, если таковые имеются.
  6. Выходной счетчик, устанавливаемый на магистральных линиях электропередачи, фиксирующий количество электроэнергии, взятого для компенсации снижения мощности солнечной электростанции при неблагоприятных погодных условиях.

В случае отсутствия собственных мощностей электропотребления, п.п. 5, 6 в составе солнечной электростанции отсутствуют.

FILED UNDER : Справочник

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*